WEAR RESISTANCE OF HEAT-RESISTANT STEELS HSM-7 AND HSM-10 AFTER ION-PLASMA NITRIDING, LOW-PRESSURE CARBURIZING AND LOW-PRESSURE CARBONITRIDING

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Tribotechnical characteristics of martensitic grade steels HSM-7 (16Cr2Ni3MoVNbNAl) and HSM-10 (13Cr3Ni3Mo2VNbNAl) were analyzed. Steels underwent ion plasma nitriding, low-pressure carburizing and low-pressure carbonitriding. The concept of a two-stage hardening technology has been implemented: the creation of a thermally stable finely dispersed state of steel at the first stage and the use of such a state for accelerated and qualitative saturation of the surface layer with nitrogen or carbon at the second stage. To create an ultra-finely divided state in the samples of steels under investigation, the method of intensive plastic deformation (IPD) was used. The method is based on the grinding of the microstructure due to large shear deformations. IPD was performed by the method of warm precipitation in a die with a degree of deformation of 80 % at a temperature of 700 ℃. The wear resistance tests of the samples were carried out on a special stand with reciprocating motion in the medium of a plastic lubricant material of mating samples having flat friction surfaces at a pressure of 10 MPa and an average velocity of 0,19 m/s. It is shown that HSM-7 and HSM-10 steels after ion-plasma nitriding and vacuum cementation have high wear resistance (wear intensity I  10-10). After low-pressure carbonitriding, the values of the wear intensity of the friction pair samples are almost the same and amount to 0,3·10-10, which is ~3,0 times less than after low-pressure carburizing. As a result of ion-plasma nitriding and low-pressure carbonitriding, a nanostructured surface layer is formed on steel surfaces contributing to wear resistance increase. The ideas concerning nitrided steel score resistance increase are given.

About the authors

Lidiya Ivanovna Kuksenova

Science Institute of Mechanical Engineering named after A.A. Blagonravov of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAS); National Research Center «Kurchatov Institute» (SIC «Kurchatov Institute» – VIAM), SSC RF

Email: lkukc@mail.ru

Ravel Sadrtdinovich Fahurtdinov

Bauman Moscow State Technical University

Maria Sergeevna Alekseeva

Institute of Machines Science named after A.A.Blagonravov of the Russian Academy of Sciences

References

  1. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Алексеева М.С., Данилов В.Д., Смирнов А.Е., Громов В.И. Повышение характеристик механических свойств теплостойких сталей методом активизации процесса азотирования // Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014. № 2. С. 90–96.
  2. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Данилов В.Д., Щербаков Ю.И., Алексеева М.С., Смирнов А.Е., Громов В.И. Механические свойства теплостойких сталей после активизации процесса цементации //Проблемы машиностроения и надежности машин, 2014. № 4. С. 113–119.
  3. Петрова Л.Г. Наукоемкие технологии в материаловедении: высокотемпературное сквозное азотирование жаростойкой стали // Наукоемкие технологии в машиностроении, 2023. № 9 (147). С. 3–15.
  4. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г. Структура и износостойкость азотированных сталей и сплавов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, 518 с.
  5. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Фахуртдинов Р.С., Смирнов А.Е., Громов В.И., Ступников В.В. Исследование износостойкости сталей ВКС-7 и ВКС-10 после вакуумной цементации и вакуумной нитроцементации // Наука и образование, 2013. № 5. С. 345–356.
  6. Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Колмаков А.Г., Рыбакова Л.М. Методы испытаний на трение и износ. М.: Интермет инжиниринг, 2001, 152с.
  7. Kyksenova L.I., Lapteva W.G., Berezina E.W., Gerasimov S.A., Senatorski J. Tribological properties of thoughened and nitrided 38H2MJA steel // Surface Engineering, 2004. № 4. Р. 45–50.
  8. Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Крапошин В.С., Лисоцкий И.В., Березина Е.В., Лаптева В.Г. Влияние нанокристаллической фазы нитридов железа на износостойкость азотированной стали 38Х2МЮА // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Машиностроительные технологии», Москва. 2010. ИМАШ РАН. С. 216–218.
  9. Березина Е.В. Разработка технологии формирования наноструктурированного азотированного слоя конструкционных сталей для повышения их износостойкости. Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.т.н. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 16 с.
  10. Куксенова Л.И., Лаптева В.Г., Мичугина М.С., Березина Е.В. Структура поверхностных слоев сталей и износостойкость после разных условий азотирования // Сб. Методы упрочнения поверхностей деталей машин. М.: Красанд, 2008. С. 303–341.
  11. Куксенова Л.И., Симонов В.Н., Алексеева М.С., Пахомова С.А., Козлов Д.А. Исследование трения, износа и противозадирной стойкости тяжелонагруженных азотированных сопряжений // Трение и износ, 2021. Т. 42. № 3. С. 319–328.
  12. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургия. 1987. 704 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».